防滑凸榫在扶壁式挡土墙中的应用

防滑凸椎在扶壁式挡土墙中的应用 摘要结合工程实际，对凸棒的防滑机理、设计理论及凸棒构造对 挡墙稳定性的影响程度进行了探讨。结果表明，增设凸棒可大幅度提高扶 壁式挡墙的抗滑性能，但其对抗倾覆能力的提升影响甚微。另外，凸棒的 高度对挡土墙抗滑移稳定性的影响最为敏感，设计中可在满足其他构造要 求的条件下适当增大凸棒高度以提高其抗滑稳定性。 Abstract The anti-sliding function and design theory of tenon and the influence degree of tenon structure to the retaining walls stability were introduced in connection with a practical project. The results show that adding tenon can improve the anti-sliding perance of buttressed retaining wall greatly, but it has little effect on the improvement of the anti-turnover ability. In addition, the height of tenon is more sensitive to the effects of anti-sliding stability of the retaining wall, so the designer can increase the height of tenon properly to improve its anti-sliding ability under the condition of meeting other structure requirements. 关键词扶壁式挡墙；凸棒；抗滑移安全系数 Key words buttressed retaining wall； tenon； anti-sliding safety coefficient 中图分类号TU476. 4文献标识码A文章编号1006-4311 2017 01-0084-04 0引言 扶壁式挡土墙目前在国内外应用非常广泛，与其他类型的挡土墙相 比，其具有节约占地空间、方便施工及美化城市环境等优点。在实际工程 中，挡土墙的设计一般涉及到抗倾覆、抗滑移、墙身强度及地基承载力等 几个方面的要求，而抗滑移往往是其中的主要控制因素。为提高挡墙的抗 滑稳定性，可以采用扩展基础、倾斜基底及增大墙身截面积等技术措施， 但这些措施无疑会增加工程造价，加大施工难度。为解决上述问题，设计 者通常考虑改变挡墙结构形式，在基底增设防滑凸棒，借助棒前土体的被 动土压力来提高其抗滑性能。实践表明，增设凸棒可以大幅度提高挡土墙 的抗滑稳定系数，并且可以改善不良地基的地基承载力，具有良好的经济 及技术效益。 1凸棒的抗滑设计原理 防滑凸棒为设置在基础底面的一个凸向土体的棒状凸块，在保证斜截 面不被破坏的条件下，该块体与挡墙底板连成整体[1],利用棒前土体产 生的被动土压力来增加挡墙的水平抗滑力，以达到提高挡墙稳定性的目 的。根据挡土墙的位移情况及墙后土体所处的应力状态，作用在挡土墙上 的土压力可分为静止土压力E0、主动土压力Ea和被动土压力Ep。三种土 压力与挡墙位移的关系见图1。试验研究表明，相同条件下产生主动土压 力所需的位移量比产生被动土压力所需的位移量要小得多。 表1给出了加拿大基础工程手册（1985） [2]中有关达到极限土压 力所需的墙体位移，从表中可以看出，对于砂土而言，达到被动土压力极 限状态所需位移一般可达到主动土压力极限状态所需位移量的12〜20倍 之多。 现以松散砂土及软黏土为例，依据扶壁式挡土墙后发生主动土压力的 最大允许值来考虑凸棒前土体能否产生被动土压力，由表1可得，松散砂 土达到主动土压力极限状态时的位移为0.005H,而软黏土则为0. 02H。由 此可得两种土类在不同墙高条件下的墙身位移允许值，见表2。 仅就松散砂土而言，依据表2的结果可得不同高度凸棒的相对变形值 A/Ht,见表 3。 由表3可以看出，不同墙高的凸棒在松散砂土中的相对变形值△/ 均大于0.025,而根据研究结果[3],挡墙达到被动土压力的位移量为 0. 02H〜0. 05H,因此在松散砂土情况下凸棒的相对变形值均能满足棒前产 生被动土压力的条件。另外对于粘土而言，由于其允许位移值远大于砂土, 因而也较易满足产生被动土压力的条件。由此可得，利用棒前土体的被动 土压力来增强挡土墙的抗滑移能力可行的。 3设计实例 以南京市某中学7m高的扶壁式挡土墙为例，该挡土墙顶宽0.4m,底 宽5.0m,埋深1.5m,地震设防烈度为7度，其物理力学参数见表4。 3. 1三种形式挡墙计算结果对比分析 保持其他条件不变，分别将图3所示的不加凸棒、倾斜基底及加凸棒 3种情况的计算结果进行对比分析，结果见表5及图4。 由表5可看出，对于相同截面尺寸的扶壁式挡土墙，加防滑凸梅能够 明显提高抗滑力性能，一般工况和地震工况的抗滑力及抗滑移安全系数均 能提iWi约70左右；而设置倾斜基底也可以在一定程度上提iWi挡墙的抗滑 能力，但不如加凸棒的挡墙的抗滑提高效果显著。对于抗倾覆稳定而言， 三种形式下的挡土墙抗倾覆安全系数变化不是很大，由此也可以看出，抗 滑移能力往往是挡土墙截面的主要控制因素。 3. 2凸棒构造对抗滑移及抗倾覆安全系数的影响 针对加凸棒图3c所示的扶壁式挡墙，分别考虑凸棒高度、宽度 及位置对其抗滑移及抗倾覆安全系数的的影响，结果如下①凸棒 高度对抗滑移及抗倾覆安全系数的影响。 保持其他条件不变，分别取凸棒高度Ht0. 5m、0. 6m、0. 7m、0. 8m、 0. 9m,计算不同高度下的一般工况及地震工况的抗滑移及抗倾覆安全系 数，其结果见表6,根据表6的统计结果，可分别绘制凸棒高度对抗滑移 和抗倾覆安全系数的影响曲线，见图4和图5。 由表6及图4可看出，凸棒高度从0.5m增大到0.9m的情况下，一般 工况的抗滑移安全系数从1. 110增加到1. 563,增幅高达40. 8；地震工 况的抗滑移安全系数从1. 047增加到1. 479,增幅高达41. 2,由此表明 扶壁式挡墙的抗滑安全系数随着凸棒高度的增大而增大，近似于线性增 加。对比图3 a不加凸棒的情况的计算结果，可以看出较小高度的凸棒 对扶壁式挡墙的抗滑性能也有较大程度的提高。而对于抗倾覆安全系数而 言，由图5可以看出，随着凸棒高度的增加，其呈缓慢增大的趋势，但不 如抗滑移安全系数增大得明显。 ② 凸梅宽度对抗滑移安全系数的影响。 保持其他条件不变，分别取凸梅宽度Bt0. 8m. 0.9m、1.0m、1. Im. 1. 2m,计算不同宽度下的一般工况及地震工况的抗滑移及抗倾覆安全系 数，其结果见表7,根据表7统计结果，可分别绘制凸棒宽度对抗滑移和 抗倾覆安全系数的